Question

11．甘氨酸亞鐵絡合物[化學式為（NH₂CH₂COO）₂Fe]是常用的補鐵劑，其合成方法如下：

（1）通入N₂的作用是防止Fe²⁺被氧氣氧化或攪拌以加快化學反應速率．
（2）已知甘氨酸顯弱酸性，其結構簡式為NH₂CH₂COOH，甘氨酸亞鐵絡合物易溶于水且在水中難電離，寫出“水浴加熱”過程中生成甘氨酸亞鐵絡合物的反應的離子方程式2NH₂CH₂COOH+Fe=（NH₂CH₂COO）₂Fe+H₂↑
2NH₂CH₂COOH+Fe²⁺?（NH₂CH₂COO）₂Fe+2H⁺．
（3）抽濾的好處是加快過濾的速度，從“母液”中回收有機溶劑的方法是蒸餾．
（4）“粗品純化”的操作為蒸餾水洗滌、無水乙醇（或丙酮等）洗滌、干燥，其中干燥過程使用的設備最好選用真空干燥機（填“常壓干燥機”或“真空干燥機”）．
（5）有文獻指出，若在“水浴加熱”過程中投入適量的石灰石，則能同時提高產品的產率和純度，請解釋原因：石灰石消耗H⁺，使H⁺濃度降低，有利于反應向生成甘氨酸亞鐵絡合物的方向進行；同時，Ca²⁺與SO₄^2-反應生成CaSO₄沉淀，降低了雜質離子SO₄^2-的濃度．
（6）若甘氨酸的投料量為300kg，產出純品346.8kg，則產率為85%．（甘氨酸的相對分子質量為75）

Answer 1

分析 甘氨酸亞鐵絡合物合成流程：甘氨酸飽和溶液通入氮氣，防止Fe²⁺被氧氣氧化或攪拌以加快化學反應速率，甘氨酸顯弱酸性，加入鐵粉2NH₂CH₂COOH+Fe=（NH₂CH₂COO）₂Fe+H₂↑，水浴加熱甘氨酸飽和溶液和硫酸亞鐵的混合物，離子反應為：2NH₂CH₂COOH+Fe²⁺?（NH₂CH₂COO）₂Fe+2H⁺，抽濾為減壓過濾，能加快過濾的速度，然后用乙醇沉降有機鐵，采用蒸餾的方法從母液中回收有機物，將粗品醇化得到純品．
（1）氣體充入溶液中能起攪拌作用，亞鐵離子易被氧氣氧化，氮氣能防止亞鐵離子被氧化；
（2）羧基具有酸性，與鐵反應生成亞鐵離子，亞鐵離子和甘氨酸反應生成絡合物；
（3）抽濾為減壓過濾，能加快過濾的速度，采用蒸餾的方法從母液中回收有機物；
（4）甘氨酸亞鐵絡合物[化學式為（NH₂CH₂COO）₂Fe]為有機絡合物，粗品純化采用無水乙醇（或丙酮等）洗滌，真空干燥機能低溫脫水干燥；
（5）甘氨酸顯弱酸性，投入適量的石灰石，使H⁺濃度降低，有利于反應向生成甘氨酸亞鐵絡合物的方向進行，同時生成微溶的硫酸鈣，降低硫酸根離子的濃度；
（6）根據氮原子守恒，產率為=$\frac{試劑產出純品}{理論純品}$×100%．

解答 解：（1）甘氨酸飽和溶液通入氮氣，氣流通過溶液，能起攪拌溶液的作用，攪拌以加快化學反應速率，水浴加熱甘氨酸飽和溶液和硫酸亞鐵的混合物，亞鐵離子易被氧氣氧化，氮氣為保護氣，通入氮氣，防止Fe²⁺被氧氣氧化，
故答案為：防止Fe²⁺被氧氣氧化或攪拌以加快化學反應速率；
（2）甘氨酸顯弱酸性，加入鐵粉2NH₂CH₂COOH+Fe=（NH₂CH₂COO）₂Fe+H₂↑，水浴加熱甘氨酸飽和溶液和硫酸亞鐵的混合物，離子反應為：2NH₂CH₂COOH+Fe²⁺?（NH₂CH₂COO）₂Fe+2H⁺，
故答案為：2NH₂CH₂COOH+Fe=（NH₂CH₂COO）₂Fe+H₂↑；2NH₂CH₂COOH+Fe²⁺?（NH₂CH₂COO）₂Fe+2H⁺；
（3）抽濾是指用抽氣泵使瓶中的壓強降低，達到固液分離的目的，能加快過濾的速度，互溶的液體采用蒸餾的方法分離，所以采用蒸餾的方法從母液中回收有機物，
故答案為：加快過濾的速度；蒸餾；
（4）甘氨酸亞鐵絡合物[化學式為（NH₂CH₂COO）₂Fe]為有機絡合物，粗品純化采用無水乙醇（或丙酮等）洗滌，有機物的沸點較低，采用真空干燥機能實現在低溫條件下加熱脫水干燥，所以選擇真空干燥機干燥，
故答案為：無水乙醇（或丙酮等）；真空干燥機；
（5）甘氨酸顯弱酸性，其結構簡式為NH₂CH₂COOH，投入適量的石灰石，石灰石消耗H⁺，使H⁺濃度降低，有利于反應2NH₂CH₂COOH+Fe²⁺?（NH₂CH₂COO）₂Fe+2H⁺，向生成甘氨酸亞鐵絡合物的方向進行，同時，Ca²⁺與SO₄^2-反應生成CaSO₄沉淀，降低了雜質離子SO₄^2-的濃度，
故答案為：石灰石消耗H⁺，使H⁺濃度降低，有利于反應向生成甘氨酸亞鐵絡合物的方向進行，同時，Ca²⁺與SO₄^2-反應生成CaSO₄沉淀，降低了雜質離子SO₄^2-的濃度；
（6）甘氨酸的投料量為300kg，甘氨酸的物質的量n=$\frac{300×1{0}^{3}g}{75g/mol}$=4×10³mol，生成n[（NH₂CH₂COO）₂Fe]=2×10³mol，產率為=$\frac{試劑產出純品}{理論純品}$×100%=$\frac{346.8×1{0}^{3}g}{2×1{0}^{3}mol×204g/mol}$=85%，
故答案為：85%．

點評 本題考查甘氨酸亞鐵絡合物制備實驗，為高頻考點，把握制備的反應原理及發(fā)生的反應為解答的關鍵，側重分析、實驗能力的綜合考查，題目難度中等．